DE2745985C3

DE2745985C3 - Tantalelektrolytkondensator

Info

Publication number: DE2745985C3
Application number: DE19772745985
Authority: DE
Inventors: William Henry Paignton Devonshire Bliss; Ronald Drek Galmpton Brixham Devonshire Weeks
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1976-10-19
Filing date: 1977-10-13
Publication date: 1980-05-29
Also published as: GB1562503A; DE2745985A1; BR7705701A; DE2745985B2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf Tantalelektrolytkondensatoren mit festem Elektrolyten, der auf der äußeren Fläche des Kondensatorkörpers mit einem Leitsilberüberzug versehen ist, an den ein Zuleitungs- ίο draht mit einer zinnhaltigen Lotlegierung angelötet ist.

Bei der Herstellung solcher Tantalelektrolytkondensatoren wurde beobachtet, daß sich der Leistungsfaktor des Kondensators mit der Zeit verschlechtert, « und es wurde weiter gefunden, daß dies auf einer Diffusion von Silber in die zinnhaltige Lotlegierung beruht, die zum Anlöten der Zuleitung verwendet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Diffundieren des Silbers in das Lot zu verhindern. ·>»

Es wurde gefunden, daß es möglich ist, dieses Herauslösen von Silber dadurch zu vermindern, daß der ersten Lotschicht ein geringer Anteil an Silber zugesetzt wird. Jedoch werden dadurch die Kosten des Kondensators vergrößert und das Problem wird da- ^ durch nicht vollständig gelöst.

Gemäß der Erfindungenthält das Leitsilber mit Silber überzogene Kupferteilchen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch eine solche 'Leitsilberschicht die Verschlechterung des Leistungsfaktors mi in hohem Maße verhindert werden kann. Eine solche Leitsilberschicht hat auch den Vorteil, daß sie billiger ist als eine Leitsilberschicht mit reinen Silberteilchen.

Es wurde beobachtet, daß ein Leitsilber aus mit Silber überzogenen Kupferteilchen, bei dem der Kupfer- ^ anteil etwa 90 Gewichtsprozent der Teilchen beträgt, die gestellten Bedingungen erfüllt, wenn diese Teilchen mit reinem Silberpulver von geringerer Teilchengröße als der der überzogenen Teilchen gemischt werden. Das mit Silber überzogene Pulver hatte eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa 70 μπι.

Eine bevorzugte Zusammensetzung des Leitsilbers erthält zwischen 30 und 70% mit Silber überzogene Kupferteilchen und den Rest reine Silberteilchen, die in einem polymeren Bindemittel verteilt sind, das noch ein geeignetes Lösungsmittel enthält, sowie einen geringen Anteil an einem Netzmittel, das mit dem eine Koagulation verhindernden Mittel reagiert, das normalerweise in dem trockenen Pulver vorhanden ist.

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.

Die Fig. 1A bis IF zeigen schematisch die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Tantal-Kondensators mit festem Elektrolyten als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Die Fig. 2 A und 2 B zeigen schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

Es soll zunächst noch eine besondere Leitsilber-Zusammensetzung nach einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden, weiche bei der Herstellung von Kondensatoren gemäß den Fig. IA bis IF und 2 A und 2 B verwendet wurde. Es wurden 250 Gramm von mit Silber überzogenen Kupferteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 71 μίτι und einer maximalen Teilchengröße von 180 μΐη verwendet. Dieses Pulver wurde mit 200 Gramm Silberpulver gemischt, von dem 90 Gewichtsprozent eine Teilchengröße von weniger als 10 μιη hat und etwa 10% eine Teilchengröße zwischen 10 und 20 μσι hat. Dieses Pulver wurde bei Zimmertemperatur mit 500 Gramm von 2-Äthoxy-ÄthanoI-Lösungsmittel und 45 Gramm von Polymethyl-Methacrylat-Bindemittel gemischt. Dann wurden 2,5 Gramm Triäthanolamin zugesetzt. Dieses letztere wirkt als Netzmittel für die Teilchen, die normalerweise ein Antikoagulationsmittel enthalten. Hiermit reagiert das Triäthanolamin. Dieses hat sonst keine wesentliche Bedeutung für die Mischung.

Die Bestandteile werden gut in einem Hochgeschwindigkeitsmischer gemischt, um die Teilchen vollständig in der Flüssigkeit zu verteilen.

Es soll erwähnt werden, daß auch andere polymere Bindemittel und Lösungsmittel verwendet werden können. Die obengenannte Mischung hat eine genügende thermische Stabilität und die Art des Lösungsmittels wird durch die Natur des Bindemittels bestimmt. Das verwendete Lösungsmittel hat einen Flammpunkt von 40° C und läßt sich daher verhältnismäßig sicher verarbeiten.

Die ideale Teilchengröße liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 100 μιη und wenn Teilchen aller Größen in Form von silberüberzogenen Kupferteilchen erhalten werden können, so ist der Zusatz von reinen Silberteilchen nicht nötig.

Die mit Silber überzogenen Kupferteilchen und die Teilchen aus reinem Silber haben im allgemeinen die Form von Lamellen, d. h. sie sind flach, jedoch kann ein gewisser Anteil an Teilchen auch eine andere Form haben.

Zunächst wird, wie in der Zeichnung dargestellt, durch Pressen und Sintern von Tantalpulver ein Anodenkörper I hergestellt, wobei ein ZuleHungsdraht 2 die Anodenzuleitung des Kondensators bildet. Anschließend wird eine dielektrische Schicht von Tantalpentoxyd durch eine elektrolytische Formierung gebildet, so daß die Oberfläche der Tantalteilchen mit

dieser Schicht überzogen ist. Die Zwischenräume im Tantalkörper werden mit Mangandioxyd gefüllt, das als fester Elektrolyt wirkt. Dieser Verfahrensschritt wird mehrmals wiederholt, um sicherzustellen, daß die Zwischenräume im Sinterkörper voll mit Mangandioxyd gefüllt sind. Der Körper wird dann in ein Gefäß 3 eingetaucht, das eine halbkolloidale Suspension 4 von Graphit in Wasser enthält, und diese Schicht wird anschließend in einem Ofen bei 100° C eine halbe Stunde lang getrocknet. Dieser Vorgang ist schema- ίο tisch in Fig. IB dargestellt.

In Fig. IC ist schematisch das Vorratsgefäß 5 mit der Leitsilbermischung 6 dargestellt, die die obengenannte Zusammensetzung hat. Es muß darauf geachtetwerden.daß die Leitsilberschicht la nur einen Teil des Kondensatorkörpers 1 bedeckt und nicht bis zur Anodenzuleitung 2 reicht (siehe auch Fig. 1 D). Der Leitsilberüberzug wird an Luft in einem Ofen bei etwa 100° C getrocknet.

Wie in Fig. 1 D dargestellt ist, wird ein haarnadelförmig gebogener Zuleitungsdraht 7 angebracht, der mit dem Anodendraht 2 durch eine Schweißung bei 8 verbunden wird und dessen anderes Ende 9 an dem mit Leitsilber überzogenen Teil la des Körpers 1 anliegt.

Dann wird auf den Körper 1 ein Flußmittel (nicht dargestellt) aufgebracht und der Körper wird in ein Bad 10 aus einer Lotlegierung, weiche Zinn und manchmal auch eine geringe Menge Silber enthält, eingetaucht, so daß das Ende 9 des haarnadelförmigen so Drahtes mit der Leitsilberschicht la des Konuensatorkörpers 1 verlötet wird (Fig. 1 E). Die Schichten

können auch nach einem anderen Verfahren aufge-

bracht werden, wie z. B. durch Aufspritzen, Aufstreichen, Siebdrucken oder ein anderes Druckverfahren. j^r> Schließlich werden, wie dies in Fig. 1 F dargestellt

ist, der Kondensatorkörper 1 und Teile der Zuleitungsdrähte in ein Kunstharz oder einen Kunststoffüberzug 11 eingebettet und schließlich wird das Ende des haarnadelförmigen Drahtes abgeschnitten, so daß w zwei radial herausstehende Anschlußdrähte 12 und 13 übrigbleiben.

In den Fig. 2 A und 2B ist ein Tantalkondensatorkörper 14 dargestellt, der dem gleichen Verfahrensschritt unterworfen wurde, wie er in Fig. IC darge- 4··; stellt ist und der einen mit Silber überzogenen Teil

15 hat. Bei dieser Ausführungsform wird ein Becher

16 an einem Kathoden-Anschlußdraht 17 befestigt, derauf seinem inneren Boden ein Lotteilchen 18 hat. An dem anderen Anschlußdraht 19 wird eine Dich- >o tung 20 befestigt, die aus einem äußeren Metallring 21, einem darin angeordneten Isolierring aus Glas 22 und einem Metallröhrehen 23 besieht. Die Innenseite des Röhrchens 23 und die Außenseite des Ringes 21 sind verzinnt, so daß beim Erhitzen der gesamten Anordnung das Lot 18 schmilzt und den Silberüberzug 15 mit der Innenseite des Bechers verlötet. Der Ring 21 wird an den Rand des Bechers angelötet und das Röhrchen wird mit dem Anschlußdraht 19 verlötet.

Auf diese Weise wird der Kondensatorkörper dicht in den Becher eingebaut und der Anschlußdraht 17 ist elektrisch mit dem Silberüberzug 15 des Kondensatorkörpers verbunden. Bei dieser Ausführungsform sind die Zuieitungsdrähte axial angeordnet.

Bei beiden Ausführungsformen wird durch die Verwendung von mit Silber überzogenen Kupferteilchen in dem Leitsilberüberzug das Aufsaugen von Silber durch das Lot, welches das Ende 9 des Silberüberzuges la von Fig. ID und den Becher 16 mit der Schicht 15 in den Fig. 2A und 2B verbindet, begrenzt. Wo der Silberüberzug durch das Lot aufgenommen wurde, verbleibt Kupfer als gute elektrische Verbindung mit dem Lot. Es tritt keine Oxydation des Kupfers ein.

Verzeichnis der Bezugszeichen

1 Anodenkörper
1 α Leitsilberschicht
Zuleitungsdraht
Gefäß

Graphitsuspension
Vorratsgefäß
Leitsilber
Zuleitungsdraht
Schweißstelle
Drahtende
Bad

Kunststoffüberzug
Anschlußdraht
Anschlußdraht
14 Tantalkörper

15 16 17 18 19 Leitsilberschicht

Becher

Anschlußdraht

Lot

Anschlußdraht

20 Dichtung

21 Metallring

22 Glasring

23 Metallröhrchen

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tantalelektrolytkondensator mit festem Elektrolyten, derauf der äußeren Fläche des Kondensatorkörpers mit einem Leitsilberüberzug versehen ist, an den ein Zuleitungsdraht mit einer zinnhaltigen Lotlegierung angelötet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitsilber mit Silber überzogene Kupferteilchen enthält.

2. Tantalelektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitsilberüberzug mit Silber überzogene Kupferteüchen und reine Silberteilchen sowie ein polymeres Bindemittel und ein Lösungsmittel enthält.

3. Tantalelektrolytkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet', daß die Teilchengröße der Metaliteilchen der Leitsilberschicht im Bereich von weniger als 1 μπι bis mindestens 100 μπι liegt.

4. Tantalelektrolytkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Kupfers der Gesamtmenge der Teilchen aus Kupfer und Silber 10 bis 90 Gewichtsprozent beträgt.

5. Tantalelektrolytkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Silber überzogenen Kupferteilchen 90 Gewichtsprozent Kupfer und 10 Gewichtsprozent Silber enthalten und der Überzug bis zu 50 Gewichtsprozent reine Silberteilchen enthält.

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